专利名称：包括摩擦叠片离合器装置的、改进的锁紧差动装置的制作方法
提供一种锁紧差动装置，它包括环形摩擦叠片离合器装置，以便将汽车的驱动轴连接在一对输出轴上。两个安装在同一条直线上的环形离合器部件在许多弹簧组件的加压下分开，而各弹簧组件包括一锁紧销钉和一共线安装的螺旋弹簧。该锁紧销钉可滑动地安装在第一离合器部件的一表面上的一孔的一端，而它的另一端延伸进入在另一离合器部件的一相对表面上的一加大孔内。弹簧安装在加大孔的底部，且当销钉由可移动的紧固件或夹子相对第一离合器部件保持在一延伸的工作位置上时被销钉压缩，从而使一个离合器部件相对另一个提供限定的角度转动。
锁紧差动装置在已申请专利的现有技术中是众所周知的，如授予刘易斯的第2,555,044号专利，授予肖氏的第4,400,996号、第4,498,355号和第4,640,143号专利，以及授予森特迈尔的第5,413,015号专利所公开的。在肖氏专利里，建议提供一对环形摩擦叠片组件，以便是驱动轴分别与一对输出轴正常地连接。在超速状态发生时，即当一个输出轴的转动速度超过另一个输出轴时，与超速轴相关的摩擦叠片分开，由此分离超速轴，使其进入空转状态。在森特迈尔专利里，建议在一四轮汽车等用的通常的差动装置壳体里进行改装，由此允许汽车在凹凸不平的路面上行驶。
本发明设想提供一种改进的、对速度敏感的差动装置，它可在一标准的开口差动装置壳体里进行改装。通过使用摩擦叠片离合器装置，提供一可较流畅地配合和分开的锁紧差动装置，从而可避免与标准齿形锁紧差动装置有关的、令人讨厌的锯齿声和卡塔声。此外，切削轮齿的可能性也避免了，由此使差动装置的寿命和强度得到了改进。
因此，本发明的主要目的是提供一种锁紧差动装置，它适于改装后通过一在壳体上的一进入开口进入一现有的差动装置壳体，诸如四轮汽车等的原来装备的差动装置壳体，所述差动装置包括一对环形摩擦叠片，以便使一驱动轴与一对从动输出轴正常连接。与输出轴花键连接的侧齿轮通过摩擦叠片分别与由驱动轴驱动的一对离合器或连接部件正常连接。通过许多弹簧偏压组件使离合器部件受压分开，而各弹簧偏压组件包括一锁紧销钉和一共线安装的螺旋弹簧，锁紧销钉的一端可滑动地安装在第一离合器部件一表面上的一孔里，所述销钉的另一端延伸进入在另一离合器部件的相对表面上的一加大孔里，由此，允许在离合器部件之间的有限度的相对角度位移。弹簧安装在加大孔的底部，以便当弹簧由一可移动的夹子保持在一可工作的延伸位置上(相对在第一离合器部件上的孔)时受到压缩。
本发明的一个较具体目的是在第一离合器部件里提供一径向延伸的、与销钉孔底部连通的销钉进入开口，由此允许手工移动销钉，使其从缩回的、不可操作的位置进入延伸的、可操作的位置，在该位置，销钉另一端延伸进入在另一离合器部件的相对表面上的加大的弹簧开口。较佳的是，靠近该孔底部的锁紧销钉的端部被倒角，由此，允许通过销钉进入开口插入螺旋起子的顶端而使销钉位移。将一固定零件、诸如一C形夹或一E形夹安装在一位于销钉外周面上一圆周凹槽里，以便使锁紧销钉反抗弹簧力而保持在工作位置上。弹簧具有足够的压力，以便压缩在相关的离合器部件和相邻的壳体内壁表面之间的各摩擦叠片，由此使摩擦叠片配合而使相关的侧齿轮和离合器部件连接。
按照本发明的另一目的，离合器部件的相邻表面包含沿直径方向布置的驱动凹槽，它们接纳驱动杆，而驱动杆的端部与差动装置壳体连接。较佳的是，各驱动凹槽具有一U形的横截面形状。隔开垫圈同轴地安装在位于驱动杆和相关的侧齿轮的相邻端之间的离合器部件内，以防止侧齿轮的轴向向内移动。在一个实施例里，利用一固定圆形件、诸如一安装在侧齿轮外侧圆周凹槽里的金属丝环作用在相关的环形摩擦叠片的相邻端来防止侧齿轮的轴向向外移动，而在第二实施例里，是通过一体形成在侧齿轮上的向外的凸缘部分和各环形摩擦叠片之间的相互配合来防止侧齿轮的轴向向外移动的。
通过阅读说明书和参考附图可更清楚的了解本发明的其它目的和优点，其中
图1和2分别是现有技术、即肖氏专利第4,498,355号中的差动装置的剖视图和零件分解图；图3是本发明的改进的差动装置沿图7中的3-3线的剖视图；图4是图3中的侧齿轮固定金属丝装置的详细视图；图5使图3中的锁紧销钉的侧视图；图6是图3中的E形销钉固定夹的平面图；图7和8是图3中的离合器部件之一的俯视立体图和仰视立体图；图9使图3中的侧齿轮之一的仰视立体图；图10是图3中的弹簧帽盖件的侧视图；图11和12是图3中的环形垫片和开口金属丝环的立体图；图13是使锁紧销钉可向其延伸的工作位置移动的方法的详细视图，它使用了在加压螺旋弹簧和锁紧销钉之间的弹簧盘；以及图14是本发明第二实施例的剖视图。
首先，参看肖氏专利第4,498,355号公开的自锁紧差动装置，当输出轴20由驱动轴D以相同的转动速度驱动时，利用环形摩擦叠片46使轴环或侧齿轮与联接器或离合器部件30连接。弹簧36通常压紧离合器部件30，使它们分开以压缩在离合器部件和外侧砧环50之间的摩擦叠片46，而外侧砧环50与差动装置壳体10的内壁面配合。在两个轮轴20中的一个相对另一个轮轴和壳体加速时，超速轴在一瞬间与差动装置脱离配合并允许其相对差动装置空转。这是通过较快移动的轴实现的，它使该处的离合器部件相对于驱动杆25和27成角度前进。同时，另一离合器部件仍与驱动杆接触并如上所述被驱动。由此减轻驱动杆反抗环形凹口的倾斜壁的压力，而离合器部件立即向内朝杆移动。现在，成角度前进的离合器部件与杆脱离配合，并向内朝另一离合器部件移动，而作用在离合器部件上以反抗离合器的压力得到减轻，由此离合器立即脱离配合，而带轴的轴环自由转动或空转，且不接受任何来自差动装置的动力；然而，另一轴接受动力。锁紧销钉在离合器部件另一表面上的加大孔里延伸，以限制在离合器部件之间的相对角度移动的程度。当超速状态结束，超速离合器部件回到它的初始位置，而两轴又以相同转动速度被驱动。
现在参看图3，本发明的锁紧差动装置60包括一对环形的、共线安装的离合器或联结部件62和64，它们分别同轴地安装在一对共线安装的环形侧齿轮66和68的相邻端。侧齿轮内部刻有键槽，以便分别与从动输出轴70和72不可转动地连接，侧齿轮的外部也刻有键槽，以便分别与环形的、同轴安装的摩擦叠片74和76连接，而摩擦叠片74和76分别位于离合器部件62和64远端的刻有键槽的扩孔78和80内。如现有技术中已知的，各摩擦叠片包括许多堆叠的摩擦片，它们的内部与相关的侧齿轮交替地不可转动地花键连接，它们的外部与相关的离合器交替地不可转动地花键连接。环形垫片82和84分别同轴地安装在扩孔底壁和摩擦叠片之间的侧齿轮上，而推力垫圈86和88分别同轴地安装在摩擦叠片74和76及差动装置壳体90的相邻壁表面之间的侧齿轮上。壳体90包括一通常的进入开口，壳体90由在差动装置外壳96内的支承装置95可转动地支承。
离合器部件62和64的相邻端表面分别包括成对的沿直径方向布置的驱动凹槽92和94，各凹槽具有U形的横截面形状。安装在凹槽里的是圆柱形驱动杆97，它的两端部被安装在差动装置壳体90上对应的相反开口里。较佳的是，驱动杆具有圆的横截面形状。成叠的隔开垫圈98和100同轴地安装在侧齿轮66和68的相邻端部和驱动杆97之间的离合器62和64上，由此限制侧齿轮的向内轴向移动。为了防止侧齿轮相对它们的各离合器的向外的移动，在侧齿轮刻有键槽的外表面上设置外周凹槽102(如图4和9所清楚显示的)，以便接纳开口金属丝环103(图12)，它们与相邻的摩擦盘76a邻接，而该摩擦盘与侧齿轮68上的外部键槽68b花键结合。
参看图7和8，靠近离合器部件64的离合器部件62的表面包含成对的沿直径方向布置的销钉孔104和加大的弹簧孔106----即，弹簧孔的直径大于销钉孔的直径。锁紧销钉108可滑动地安装在所述销钉孔的一端，如图3所示，而其另一端延伸进入在离合器部件64的相对表面上的、对应的加大孔里。同样地，一对锁紧销钉可滑动地安装在离合器部件64表面上的、沿直径方向布置的销钉孔里，并延伸进入在离合器部件62表面上的加大的弹簧孔里。如图3所示，各弹簧孔106具有接纳相关的螺旋加压弹簧110一端的第一部分106a，以及限定加大孔部分、以接纳对应的锁紧销钉108的相关端部的扩孔的第二部分106b。较佳的是，弹簧孔第一部分的直径大致对应螺旋加压弹簧110的直径，由此支承该弹簧的端部。为了允许在弹簧110和销钉108之间的相对的横向运动，提供一帽盖件112，它具有一与相关的弹簧端配合、并使弹簧和销钉隔离的圆盘形部分112a，以及一延伸进入弹簧110相邻端的、并与其相当紧密配合的圆柱形插入部分112b。较佳的是，插入部分112b的直径沿圆盘形端部112a的方向增加。
锁紧销钉108可轴向滑动地在孔104的一缩回的、不能工作的位置和图3所示的延伸的可工作的位置之间移动，在不能工作的位置处，销钉的自由端从加大的弹簧孔处后退。为了使销钉从缩回位置向工作位置移动，在离合器各部件上提供径向孔114，它与销钉孔104的底部区域连通。利用一E形锁紧件116(图6)使锁紧销钉保持在延伸的可工作位置上，该锁紧件延伸进入对应的凹槽118里，并紧靠离合器部件62的相邻表面。
图8描述了形成于离合器部件64上的扩孔80，扩孔80具有一底壁80a和一刻有内花键的侧壁80b。图9描述了侧齿轮68分别刻有内外花键的壁68a和68b。两离合器部件和两侧齿轮分别具有相同的形状。
将改进的差动装置安装在现有的原壳体里，先前的零件已从原壳体里卸去，而弹簧110、帽盖件112和锁紧销钉108(首先，对端部倒角)均已安装在离合器部件62和64里。分别从离合器部件的底部安装垫片82和84及摩擦叠片74和76，然后安装推力垫圈86和88。内部刻有键槽的摩擦片应对齐，以便接着安装侧齿轮66和68。如果需要，这些组装步骤可在工厂里进行。
然后，将两个离合器/侧齿轮/摩擦叠片分组件通过壳体开口93同时插入壳体腔里，而侧齿轮被推动离开形成于壳体上的各毂套。在该点，为了使C形夹保持在轴上，应该将C形夹安装在离合器部件的凹槽里。薄的隔开垫圈98和100安装在两离合器部件之间的间隙里。
为了压缩弹簧以建立所需的压紧力，将螺丝起子120的顶端插入径向孔114，以便向着它们延伸的工作位置移动锁紧销钉，用手工安装相关的E形夹116，以便使销钉分别保持在它们延伸的工作位置。最后，转动离合器部件，直至凹槽92和94对齐，然后将小齿轮轴插入通过在差动装置壳体上的第一相关孔，通过诸凹槽，再通过在差动装置壳体上的第二相关孔。
这种差动装置的操作类似于先前所述的、肖氏专利第4,498,355号中的差动装置的操作。
应该看到，图3和9中的侧齿轮66和68是圆柱形的，这是为了制造方便，而外花键68b沿着侧齿轮的长度延伸。在图14的改进方案里，侧齿轮上设有向外的、一体形成的凸缘166a和168a，它们分别紧靠着摩擦叠片组件174和176，由此代替图3所示实施例中的开口金属丝环103。
再参看图13，在该实施例中，用现有技术中已知的简单平面弹簧盘312代替图3和10中的弹簧帽盖件112。在组装该实施例的过程中，使用一点黄油，以便将弹簧盘临时“粘结”在弹簧端部。
最后，如图7所示，当差动装置用于具有C形夹保持的轴的汽车时，离合器部件62和64的相反的表面上可以具有相对于驱动凹槽92垂直延伸的径向进入凹槽124。
虽然按照专利法介绍和描述了本发明较佳的形式和实施例，但是应该明白，在不脱离上面所述的本发明的情况下还可以有其它的变化。
权利要求
1.一种锁紧差动装置，用来驱动一对共线安装的、轴向间隔的输出轴，输出轴的相邻端部刻有花键并延伸通过在一中空差动装置壳体相对壁上的、对齐的轴孔，所述壳体包含一便于进入壳体腔的进入开口，所述差动装置包括(1)一对环形的、共线安装的、轴向间隔的离合器部件，它能通过壳体进入开口进入壳体腔，并与壳体轴孔的轴线轴向对齐，所述离合器部件的相邻的相对表面包含至少一对沿直径方向设置的驱动凹槽；(2)一对在相对侧面上与所述离合器部件共线安装的环形侧齿轮，所述侧齿轮内部刻有与输出轴连接的花键，所述各离合器部件的远端分别包含扩孔，它具有比侧齿轮外径大的直径，所述侧齿轮的相邻端分别向内延伸进入所述扩孔，所述扩孔的侧壁和所述侧齿轮的外表面上刻有花键；(3)一对分别安装在所述扩孔里并同轴地环绕着所述侧齿轮的环形摩擦叠片，所述各摩擦叠片包括诸堆叠的摩擦片，它们分别交替地向内与所述侧齿轮花键连接，向外与所述离合器部件扩孔壁花键连接；(4)分别限定所述侧齿轮相对所述摩擦叠片轴向向外移动范围的装置；(5)一安装在所述诸离合器部件之间的并分别延伸进入所述驱动凹槽的沿直径方向延伸的驱动杆，所述驱动杆的远端径向向外延伸通过所述诸离合器部件，以便与所述差动装置壳体固定连接，所述凹槽的宽度大于所述驱动杆的直径；(6)限制所述侧齿轮相对所述驱动杆轴向向内移动范围的隔开装置；(7)限制所述诸离合器部件互相之间角度转动范围的锁紧装置；(8)分别向外压紧所述诸离合器部件、使它们朝向相关腔的相对壁的弹簧装置，由此分别压缩所述摩擦叠片，使所述离合器部件与它们的相关侧齿轮连接；(9)所述锁紧装置包括①一可滑动地安装在所述诸离合器部件表面之一的对应销钉孔里的锁紧销钉，所述锁紧销钉相对在所述另一离合器部件的相对表面上的相关的加大孔、可轴向滑动地在延伸的工作位置和缩回的不可工作位置之间移动，所述弹簧装置包括一螺旋弹簧，它共线安装在所述加大孔里，以便与所述锁紧销钉配合向其缩回位置压紧所述销钉；以及②让所述锁紧销钉保持在所述延伸的可工作位置上的可分离装置；(10)所述驱动凹槽的横截面形状是这样的，使与速度超过另一输出轴一给定量的输出轴相关的离合器装置分离，由此使超速轴和它的侧齿轮与相关的离合器部件分离。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述锁紧销钉包括一圆周凹槽；而让所述锁紧销钉保持在所述延伸的可工作位置上的所述可分离装置包括一可拆卸地安装在所述圆周凹槽里的、与所述一个离合器部件的相对表面结合的、弹性的环形固定夹。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述一个离合器部件包括一个与所述销钉孔底部连通的径向销钉进入开口，由此，允许手工轴向移动所述锁紧销钉，使其从其缩回的不可工作位置进入到其延伸的可工作位置。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述锁紧销钉靠近相关孔底部的端部被倒角，由此允许利用一螺旋起子的顶端使所述锁紧销钉轴向移向所述延伸的可工作位置。
5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括安装在所述销钉和所述销钉相邻端部之间的中间隔开件，所述隔开件具有垂直所述锁紧销钉的轴线延伸的平面，并与所述锁紧销钉配合，由此允许所述锁紧销钉相对所述弹簧横向滑动。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述隔开件包括一平面盘。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述平面盘包括一一体形成的中间插入部分，它轴向延伸进入所述弹簧的相邻端部并牢固配合，由此使所述隔开件与所述弹簧连接。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述侧齿轮在其整个长度上是圆柱形的，并且所述侧齿轮移动限定装置包括安装在所述各侧齿轮内端的外周上的一圆周凹槽里的一环形固定件，由此与相关的摩擦叠片的端部配合。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述固定件包括一C形环。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述环包括一金属丝。
11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述各侧齿轮包括一限定所述移动限定装置的向外的、一体形成的凸缘部分。
12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括分别安装在所述摩擦叠片和扩孔底壁之间的垫片。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，还包括分别安装在所述摩擦叠片端部的推力垫圈，并与相邻壳体内壁表面配合。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述推力垫圈分别与扩孔侧壁花键连接。
15.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述各锁紧凹槽具有U形的横截面形状。
16.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括分别安装在所述各侧齿轮和所述驱动杆之间的隔开装置。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述隔开装置包括一组环形隔开垫圈，它们分别同轴地安装在所述各离合器部件里。
18.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加大的弹簧孔包括一孔的扩孔部分，其直径对应于相关的螺旋弹簧的外径。
全文摘要
锁紧差动装置包括摩擦叠片离合器组件。若干弹簧组件使一对离合器部件受压分开,各弹簧组件包括一锁紧销钉。锁紧销钉的一端可滑动地安装在第一离合器部件一表面的对应销钉孔里,而锁紧销钉的另一端在第二离合器部件的相对表面的一加大弹簧孔里延伸。螺旋弹簧安装在加大孔的底部。当一根驱动轴的速度超过另一根驱动轴一定数量时,相关的摩擦离合器分开,从而使超速轴与差动装置分离。
文档编号F16H48/12GK1184904SQ9712131
公开日1998年6月17日 申请日期1997年10月24日 优先权日1996年10月24日
发明者保罗·J·瓦伦特 申请人:特拉克技术股份有限公司